PLC在綠色小區應用之生活污水處理

陳旋輝

（廣州市天河區天壽路122號，廣東 廣州 510635）

0 引言

眾所周知，我國人均淡水資源僅為全世界人均水平的1/4，是全球淡水資源最貧乏的國家之一[1]。隨著社會發展，淡水資源的需求越來越大，但是，淡水資源的污染問題卻越來越嚴重，這種嚴峻的局面已引起全社會的關注。如何有效利用有限的淡水資源已成為一個迫在眉睫的社會問題，相關的解決方案越來越多，其中，通過對日常生活污水進行處理回用，就是緩解淡水資源供應緊張問題最有效的方案之一。

在城市生活中，日常生活污水主要包括 “灰水”和“黑水”，其中 “灰水”即洗滌污水和沐浴污水，占城市日常生活污水的75%～80%；“黑水”主要為廁所產生的糞便污水，為重污水，約占20%～25%[2]。其中，“灰水”由于污染較輕，通過簡單的工藝流程進行處理就可達到國家相關標準，作為城市生活中非飲用水，即 “中水”，因此可在小區建立 “灰水”處理系統，產生的 “中水”用于小區綠化澆灌、湖泊景觀、公眾場所清潔、廁所沖洗、車輛洗滌、消防用水、各種冷卻用水等。對于 “黑水”，雖然也可通過處理成為 “中水”和有機肥，但由于污染嚴重，工藝復雜，技術要求高，處理過程容易產生污染，可送往遠離居民區的專業污水廠進行處理。

這種根據污水類別，分別進行處理的方案，是目前最有效，最經濟，最容易實施的緩解我國淡水資源供應緊張的處理方案，事實也證明具有很高的經濟和社會效益。

由于 “灰水”中富含有機物及病原體，必須經過生化及消毒處理，達到 “中水”的標準才能回用，以下將詳細介紹利用PLC系統在綠色小區建立一個 “灰水”處理系統，通過膜生物反應器、消毒、活性炭過濾以及超濾的處理工藝，將 “灰水”處理成為 “中水”，滿足綠色小區自身的維護和建設之用水需要，有效緩解淡水資源的緊張需求問題。

1 工作原理

根據目前住宅區建設規劃，一般情況下，居民的日常生活中產生的洗滌污水、沐浴污水等 “灰水”，以及便溺產生的廁所污水等 “黑水”通常都有獨立的管道。“灰水”回用系統僅需通過簡單的工程，根據小區日常管理 “中水”需求量，由系統自動截留所需 “灰水”，作為 “中水”處理水源，多余的 “灰水”仍然排放進污水管網。

經截留出來的 “灰水”通過 “細格柵”過濾掉 “灰水”中的懸浮物，完成 “灰水”的初步過濾。

經 “細格柵”初步過濾后的 “灰水”進入 “生化反應池”，通過膜生物反應器（MBR）對 “灰水”進行處理，利用膜分離設備將 “灰水”中的活性污泥和大分子有機物質截留，使難降解的物質在反應器中不斷反應、降解。同時，利用膜截留了反應池中的微生物，使用池中的活性污泥濃度大大增加，使降解污水的生化反應進行得更迅速更徹底。而且，由于膜的高過濾精度，經膜生物反應器（MBR）處理后的 “出水”可以有效去除大部分雜質，“出水”已經比較清澈[3]。產生的廢氣經 “活性炭”處理達標后排放，產生的污泥可定期清理。

經膜生物反應器（MBR）處理后的 “出水”進入進入“消毒池”，經二氧化氯進行消毒，有效去除水中的微生物、細菌及病毒。

經 “消毒池”消毒后的 “灰水”經過 “活性炭過濾罐”的進行過濾，進一步過濾微小的懸浮物、大分子有機物，降低有害雜質的含量。同時，通過 “活性炭過濾罐”，可以有效的去除水中的異味及顏色等。消毒并活性炭過濾處理后的 “出水”基本上已可達到國家的 “中水”標準[4]。

為進一步提高水質，可將經 “活性炭過濾罐”過濾后的出水[5]，通過 “超慮設備”進行再一次的深度過濾，經超濾后的 “出水”達到國家“中水”標準[6]，可直接進入“中水池”，作為 “中水”水源以供使用。圖1虛線內為本系統。

圖1 硬件接線示意圖Fig.1 The schematic diagram of hardware connection

本系統中，經 “細格柵”過濾出來的懸浮物， “生化反應池”及 “消毒池”中的余泥，由系統定期啟動水泵，抽取 “中水池”中水進行反向沖洗，最終與 “灰水”一起排放到下水道，匯流到市政污水管網進行處理。

2 PLC系統介紹

2.1 自動運行

當系統運行開關處于自動運行位置，即PLC的X10閉合，系統處于自動待運行狀態。

表1 可編程控制器I/O表Tab.1 The PLC I/O Table

圖2 硬件接線示意圖Fig.2 The schematic diagram of hardware connection

當 “中水池”中水位低于設定的下水位時，通過中水池下水位開關，使X0閉合，則啟動污水處理系統。

首先Y0常開觸點閉合，關閉小區 “灰水”排放管道通往污水管網的#1閘門，形成 “臨時蓄水池”，截留“灰水”的灰水經過 “細格柵”流經 “臨時蓄水池”的另一端，當 “臨時蓄水池”的水位達到設定值時， “臨時蓄水池”的水位開關閉合，X1常開觸點閉合，Y1常開觸點閉合，#1水泵啟動，從 “臨時蓄水池”中抽取經“細格柵”初步過濾后的污水，送往 “MBR反應池”。

經 “MBR反應池”中膜生物反應及過濾后的污水回流到 “MBR反應池”的另一端，當經膜生物反應處理后的污水達到設定的水位， “MBR反應池”的水位開關閉合，X2常開觸點閉合，Y2常開觸點閉合，啟動#2水泵，將經過膜生物反應處理后的污水抽送到 “消毒池”中。同時Y3常開觸點閉合，啟動 “二氧化氯發生器”，將二氧化氯注入 “消毒池”，啟動T0開始計時，達到消毒時間后， Y4常開觸點閉合，啟動#3水泵，將消毒后的污水增壓抽送至 “活性炭過濾罐”進行過濾，經過濾后的污水同樣利用#3水泵，增壓送至 “超慮設備”，經超濾后的出水已經達到標準，直接回流到 “中水池”中。部分控制程序如圖3所示。

圖3 部分控制程序Fig.3 Part of program

當 “中水池”的上水位開關閉合，X3的常開觸點閉合，斷開Y0的常開觸點，打開 “臨時蓄水池”的#1閘門，停止截留 “灰水”，同時斷開Y1的常開觸點，#1水泵停止運行，停止向 “MBR反應池”泵送污水。

當#2水泵繼續將經膜生物反應處理后的污水泵送往 “消毒池”，當 “MBR反應池”的下水位開關動作，X4常閉觸點斷開，Y2常閉觸點斷開，#2水泵停止工作。

當#3水泵繼續工作，當 “消毒池”中的下水位開關動作，X5的常閉觸點斷開，斷開Y4的常開觸點，#3水泵停止工作，停止將消毒后的污水泵送 “活性炭過濾罐”及 “超濾設備”，停止污水處理。同時，斷開Y2的常開觸點，停止 “二氧化氯發生器”。

同時，Y5常開觸點閉合，啟動#4水泵進行高壓反洗，打開 “臨時蓄水池”的反洗閥門，#4水泵抽取 “中水池”的中水并加壓，通過 “臨時蓄水池”的反洗閥門，對 “臨時蓄水池”的 “細格柵”進行反向高壓沖洗，將過濾截留的懸浮物沖洗后，與下水道的 “灰水”回流向污水管網，經市政污水管網送往專業污水處理廠。

由于 “MBR反應池”中容易產生余泥， “消毒池”也有少量的余泥殘留，通過系統設定時間，每周一次定期進行處理，在設定時間時，啟動#4水泵，抽取 “中水池”中水進行反向沖洗，打開 “MBR反應池”及 “消毒池”的反洗閥門，將余泥沖洗，與 “灰水”一起回流進入污水管網，避免污泥積累，影響系統工作。

利用COD在線速測儀和氨氮在線監測議，對相關指標進行監控，從而有效控制 “灰水”在 “MBR反應池”中的流速及停留時間，從而確保出水水質。

2.2 手動、報警、檢修

系統可通過手動開關直接控制所有設備，用于手動控制，檢修維護。同時，各環節設有相應的監控測試設備，保護設備，通過上位機方便控制機監控。

3 結束語

本污水處理系統建于綠色小區內，主要目的是減少淡水需求，且考慮到簡化工藝流程，降低投入，提高效益等，故僅根據小區自身需要截取部分的 “灰水”進行處理回用，對于本系統在 “細格柵”過濾出來的懸浮物，以及在 “MBR反應池”、 “消毒池”中產生的余泥，本系統并進行處理，而是直接利用生成的 “中水”進行沖洗，與其他未處理的灰水直接排放進入污水管網。

若小區同時建有 “生活垃圾處理站”，則本系統中產生的懸浮物、余泥等，因主要成分有有機物，可在小區 “生活垃圾處理站”，轉化為有機肥，進行回用，而不必排放到污水管網中。

事實上，這種污水處理方案，在全世界已有廣泛的應用，在日本，類似的生活污水處理成 “中水”進行回用，已經具有幾十年的歷史[7]，技術上可以說已經非常成熟，實踐證明這種方案值得在中國大力推廣。

[1]我國人均水資源僅為世界平均水平四分之一[J].水文，2001，1.

[2]溫志宏.污水再生利用有利于節能減排[J].內蒙古水利，2010，1.

[3]劉巖，李志東，蔣林時.膜生物反應器（MBR）處理廢水的研究進展[J].長春理工大學學報，2007，1.

[4]李志東，李娜，張洪林.膜生物反應器(MBR)處理廢水的研究進展[J].凈水技術，2007，1.

[5]張玉蘊.活性炭在污水處理中的應用[J].山西建筑，2003，2.

[6]吳明建.含油廢水處理技術淺談[J].水工業市場，2012，4.

[7]城市中水回用中幾個值得重視的問題[N].中國水利報，2002-8-6，第 4版.